Турбомотор мощнее атмосферника того же объема, а расход ниже на 30%: да/нет? — журнал За рулем

Турбомотор мощнее атмосферника того же объема, а расход ниже на 30%: да/нет?

А как рабочий объем связан с крутящим моментом, мощностью и КПД? Может ли большой рабочий объем сочетаться с малым ­размером двигателя? — это нужно знать не только любопытным, но и экономным и расчетливым водителям.

Эксперты «За рулем» подготовили новую порцию ответов на непраздные вопросы о двигателях.

Что считается рабочим объемом двигателя? Например, 2 литра — это значит, что в цилиндры помещаются 2 литра рабочей смеси?

Рабочий объем цилиндра — это пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки. Какая бы ни была сложная форма у днища поршня, на рабочий объем она никак не повлияет. Еще существует объем камеры сгорания. Это всё то пространство между головкой блока цилиндров и поршнем, которое остается в момент, когда поршень находится в верхнем положении — верхней мертвой точке.

Рабочей смеси в цилиндр может поместиться как меньше, так и больше, чем рабочий объем, — всё зависит от степени и фаз открытия клапанов, оборотов, конструкции впуска и так далее. Даже чисто геометрически — когда поршень придет в нижнюю мертвую точку в конце такта впуска, смесь имеет возможность заполнить как рабочий объем цилиндра, так и объем камеры сгорания.

Рабочий объем — это постоянная величина?

Рабочий объем определяется геометрией базовых деталей — коленвала и блока цилиндров. А вот степень сжатия конструкторы мечтают менять «на ходу». Можно — хоть и сложно — менять физическую степень сжатия, то есть соотношение рабочего объема к общему объему цилиндра и камеры сгорания. Для этого в серийном моторе Nissan VC-Turbo отодвигают блок цилиндров от нижней части с коленвалом. А можно играть фактической степенью сжатия, запуская в цилиндр меньше смеси — например, за счет регулирования фаз газораспределения. При этой схеме поршень начнет сжимать смесь в цилиндре только после того, как клапаны будут закрыты.

Как рабочий объем связан с крутящим моментом, мощностью и коэффициентом полезного ­действия (КПД)?

С ростом суммарного рабочего объема всех цилиндров увеличиваются мощность и крутящий момент двигателя. КПД многоцилиндрового двигателя несколько выше, чем одноцилиндрового — поскольку средние цилиндры изолированы от бесполезной передачи тепла в атмосферу крайними, меньше потери энергии.

Рабочий объем одного цилиндра у дизельного двигателя может быть очень большим. Например, у судовых двигателей диаметр поршня может достигать метра, а ход — 2,5 м. В такой цилиндр может забраться человек. А вот у двигателей, работающих на легком топливе, диаметр цилиндра редко превышает 100 мм. При большем диаметре велика вероятность детонации. Ход поршня обычно ненамного отличается от диаметра цилиндра.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

КПД — это безразмерная величина, говорящая о степени совершенства технического устройства по части передачи энергии или ее преобразования из одной формы в другую. Обычно ее указывают в процентах. КПД паровоза — примерно 8%, двигателей внутреннего сгорания — 30–40%, тепловых электростанций — до 60%, электрических генераторов — 95%. А вот КПД любого электрического нагревателя всегда 100%. Конечная форма превращения энергии — в тепло! Что бы там ни говорили в телерекламе с уважаемым знатоком…

Термостат современного двигателя (GM Z18XER) работает как и сто лет назад. Большой клапан при сильном нагреве открывает большой контур, а маленький клапан закрывает малый.
Термостат современного двигателя (GM Z18XER) работает как и сто лет назад. Большой клапан при сильном нагреве открывает большой контур, а маленький клапан закрывает малый.

У шестнадцатицилиндрового двигателя при скромных габаритах получается большой рабочий объем.
У шестнадцатицилиндрового двигателя при скромных габаритах получается большой рабочий объем.

Вопреки распространенному мнению, двигатели с алюминиевыми блоками цилиндров далеко не всегда являются одноразовыми, то есть не подлежащими капремонту с расточкой. Они вполне доступны для перегильзовки.
Вопреки распространенному мнению, двигатели с алюминиевыми блоками цилиндров далеко не всегда являются одноразовыми, то есть не подлежащими капремонту с расточкой. Они вполне доступны для перегильзовки.

Встречаются конструкции мотора с переменной степенью сжатия, где подъем поршня меняется за счет составного шатуна. Nissan производит такой двигатель серийно.
Встречаются конструкции мотора с переменной степенью сжатия, где подъем поршня меняется за счет составного шатуна. Nissan производит такой двигатель серийно.

Верно ли, что при равных объемах атмосферного и турбированного моторов у последнего выше мощность и ниже расход на 30%?

Что касается разницы в мощности — да, примерно так. А вот расход топлива для автомобилей одного класса и поколения, с двигателями с наддувом и без него, обычно отличается процентов на 15–20.

Применение турбонаддува — очень эффективный способ создания компактных и мощных моторов. Но на гражданских автомобилях редко можно увидеть, что размер моторного отсека за счет установки наддувного мотора удалось намного сократить. То же самое и с массой силового агрегата. Ведь к весу поршневого двигателя добавляется турбокомпрессор с обслуживающими его системами и интеркулер. И только в автоспорте, где форсировка достигается высокими давлениями наддува, такие моторы намного легче и компактнее. Но ресурс их невелик.

Может ли большой рабочий объем сочетаться с малым ­размером двигателя?

Всё зависит от конструкции. Наиболее компактными получаются V‑образные моторы при малом угле развала цилиндров. Вспомним фольксвагеновские VR6, где шесть цилиндров V‑образного мотора с углом развала всего 15 градусов накрывает одна головка блока цилиндров. Компактными, но с большим рабочим объемом получаются и W‑образные двигатели. Звездообразные моторы, применявшиеся в авиации, были очень короткими — почти как одноцилиндровые.

ВЫКАЗАТЬ ЗНАКОМСТВО И УМЕНИЕ

Из обязательного постановления о порядке езды по городу С.-Петербургу на авто­мобилях от 25 июня 1910 г.):

…При проверке теоретических познаний испытуемое лицо должно выказать знакомство с работой двигателя, знание частей автомобиля и особенно частей, важных для безо­пасности езды.

…При проверке практических познаний испытуемое лицо должно выказать умение проверять тормоза и приборы управления автомобилем, привести в действие и остановить мотор.

…Автомобили в отношении управления разделяются на два класса: а — автомобили с двигателями внутреннего сгорания; б — автомобили с электрическими двигателями.



Фото: фирмы-производители и depositphotos

Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!

За рулем на Яндекс.Дзен
Оцените материал
15:—7
Загрузка...